La quantificazione dell'iniettabilità mediante prove meccaniche

Misurando la forza, possiamo accertare se un materiale è iniettabile e come cambiare le dimensioni dell'ago e della siringa, o l'elaborazione della formulazione e la chimica possono influenzare l'iniettabilità. Questa tecnica è veloce e semplice. Può essere utilizzato con una varietà di geometrie di aghi e siringhe e richiede poca elaborazione dei dati per ottenere i valori di forza chiave.

Questo metodo è particolarmente applicabile per i biomateriali iniettabili, come idrogel e cementi, la somministrazione sostenuta di farmaci e le applicazioni di ingegneria tissutale. Per impostare il tester meccanico, collegare i platoni di prova a compressione piatta al tester meccanico e dotare manualmente il tester della cella di carico con il carico massimo di 200 Newton. Utilizzare i pulsanti di controllo manuali per separare le platole per consentire circa 30 centimetri di spazio per l'ago, la siringa e lo stantuffo.

Per creare un protocollo di test, aprire la procedura guidata di test nel software del dispositivo e impostare il tipo di test sulla compressione uniassiale. Impostare il valore di precaricamento della forza misurato al quale inizierà il test e regolare la velocità per precaricare a cinque millimetri al minuto, per impostare la velocità con cui la traversa si sposterà verso il basso fino a quando non incontra il precaricamento. Impostare il carico sul controllo dello spostamento e selezionare una velocità di prova appropriata.

Quindi impostare un limite di forza superiore a cui interrompere il test. Per impostare il sistema di bloccaggio, collegare due serie di morsetti con impugnature abbastanza grandi da inscovare saldamente la siringa selezionata su due supporti. Posizionare le impugnature tra la traversa e la piastra di base con abbastanza spazio sotto le impugnature per la siringa e l'ago e allineare i centri delle impugnature con il centro della traversa.

Utilizzare una siringa vuota per facilitare l'allineamento. Quindi controllare che i morsetti siano saldamente fissati in modo che non vi sia movimento nei morsetti quando viene applicata una forza verso il basso e posizionare un piatto sulla piastra inferiore per raccogliere il materiale estruso. Per eseguire un esperimento di iniettabilità, inserire la siringa nelle impugnature del morsetto e chiudere le impugnature in modo che la siringa sia tenuta in posizione ma possa spostarsi su e giù senza resistenza con la siringa e lo stantuffo perpendicolari alla traversa.

Utilizzare i pulsanti per abbassare la piastra superiore appena sopra lo stantuffo e fare clic su forza zero per azzerare la forza misurata. Quindi fare clic su Esegui per eseguire il protocollo di test. Al termine della prova, sollevare le piastre a un'altezza sufficiente, in modo che la siringa possa essere rimossa e ripetere il test con il campione successivo.

Dopo ogni prova, salvare i dati in un formato tale da poter generare una tabella di valori di forza e spostamento e tracciare i risultati di ogni prova con lo spostamento sull'asse X e la forza sull'asse Y. Quando tutte le prove sono state tracciate, determinare le forze massime e di plateau da ogni grafico. Una tipica curva di spostamento della forza è costituita da tre sezioni.

Un gradiente iniziale, poiché lo stantuffo supera l'attrito dalla canna e il materiale ha accelerato una forza massima. E l'altopiano come materiale è estruso a uno stato stazionario. Per i campioni viscosi che passano attraverso un orifizio più stretto, la forza necessaria per iniettare il campione a velocità costante è maggiore della forza necessaria per superare l'attrito nella canna e accelerare il materiale.

Pertanto, non si osserva alcun picco distinto. Per campioni altamente viscosi o aghi molto stretti, la forza necessaria per estrudere il materiale può essere così grande che la siringa si allaccia e fallisce. Spesso con pochissima estrusione del materiale.

Se il materiale iniettato contiene particelle o sta iniziando a essere impostato, potrebbe verificarsi una pressatura del filtro o un'impostazione di massa che porta a un'iniezione incompleta. È essenziale assicurarsi che i grumi siano saldamente fissati in modo che la siringa si adatti perfettamente, sia centrata ed è perpendicolare alla traversa. Una correlazione può essere utilizzata per correlare la forza misurata della facilità di iniezione.

In alternativa, la reologia può essere utilizzata per capire come il processo di iniezione influisce sul materiale.